Влияние крахмалистости сырья и схемы переработки на выход спирта на РУП "Климовичский ЛВЗ" Костюковичском Спиртзаводе

     Существует несколько схем брагоректификационных  аппаратов. Общим для большинства  предложенных схем является эпюрация  бражки, позволяющая более полно извлечь примеси, а также более экономно расходовать тепло и воду. Схемой предусматривается предварительная эпюрация бражки в брагоректификационной колонне [11].

     В колонне концентрирования примесей  осуществляется повторная эпюрация спиртовой фракции. Спиртоводный конденсат подвергается очистке в дополнительной колонне. Пониженная температура кипения бражки(65ºС) позволяет избежать разложения различных нестойких соединений, а также уменьшить образование сложных эфиров из спирта во время дистилляции и получить дистиллят с содержанием эфиров, альдегидов и кислот в 5-8 раз меньше, чем при обычной перегонке, что облегчает дальнейшую переработку такого дистиллята и повышает качество готового продукта [32].

     Аппаратурно-технологическая схема  для получения спирта: бражка, подогретая до 85-92ºС в бражном подогревателе направляется в сепаратор для удаления диоксида углерода и далее на верхнюю тарелку бражной колонны. В колонку снизу поступает пар. Пары, обогащенные спиртом, идут через пеноловушку в подогреватель, отдают свою теплоту бражке и поступают в конденсатор бражной колоны для конденсации. Бражный конденсат крепостью 45-55% поступает на питательную тарелку эпюрационной колонны, направляются как отходы на корм скоту.  

     Пары, обогащенные головными примесями,  поступают в дефлегматор эпюрационной  колонны для укрепления, а затем  в конденсатор. Крепость этой  фракции равна 95 об.%. В нижней части колонны поддерживают температуру 90ºС. Из этой зоны отводят жидкий продукт – эппюрат, крепостью 40-45об. %.

     Снизу в спиртовую колонну  поступает греющий пар. Спиртовые  пары направляются в верхнюю часть колонны. Обедненная спиртом жидкость стекает вниз в виде лютерной воды, содержащей примеси этилового спирта, выводится из колонны при закрытом ее обогреве из расчета в среднем 20 л на 1 дал спирта [21].

     Иногда с целью увеличения  выхода ректификованного спирта  уменьшают отбор головной фракции.  Это возможно при переработке  доброкачественной мелассы, наличии достаточной поверхности охлаждения в дефлегматоре эпюрационной колонны и соответствующего числа тарелок в ее концентрационной части, а также при работе аппарата без перегрузок.

     Брагоректификационная установка  косвенно-прямоточного действия: бражка  температурой 30ºС, поступившая из бродильного отделения, подогревается в подогревателе до 70-75ºС. Далее она направляется сначала в сепаратор для удаления углекислого газа, а затем поступает на верхнюю тарелку эпюрирующей части бражной колонны. Водно-спиртовые пары проходят через подогреватель бражки и конденсатор бражной колонны. Эпюрированная бражка стекает вниз по тарелкам верхней части колонны и поступает на верхнюю тарелку бражной колонны, обогреваемой паром. Водно-спиртовой пар частично поступает в брагоэпюрационную часть для эпюрации бражки; другая его часть – для обогрева эпюрационной колонны. По технологическому режиму брагоректификационная установка косвенно-прямоточного действия не отличается от установок косвенного действия [5].

     Длительное время в производстве  этилового спирта использовали  многоступенчатые колонные аппараты барботажного типа с колпачковыми, клапанными, решетчатыми тарелками.

     Однако поскольку барботажные аппараты обладают низкой допустимой скоростью пара, это ведет к снижению их эффективности.

     Важное значение приобретает применение нового типа прямоточно-вихревых аппаратов, пропускная способность которых выше, чем у аппаратов всех прочих типов. Контактные устройства этих аппаратов представляют собой цилиндрические патрубки, оснащенные завихрителем потока пара. Поток пара, поступающий в контактные устройства, приобретает вращательно-поступательное движение. Жидкость подается в центральную зону контактных устройств и дробится на капли вихревым потоком пара. Под действием центробежной, силы капли жидкости перемещаются к периферии контактных устройств и оседают на стенке, образуя пленку, которая на выходе отделяется от потока пара.

     Сочетание прямоточного движения  фаз в зоне контакта с центробежным  отделением жидкости от потока  пара позволяет исключить «захлебывание»  прямоточно-вихревых аппаратов и  проводить процесс при высоких  скоростях пара, на порядок превышающих скорость в аппаратах барботажного типа [11, 33].

     Цель процесса очистки спирта  – освободить его от большинства  сопутствующих примесей и получить спирт стандартной крепости. Очень важно наряду с очисткой спирта максимально сконцентрировать отбираемые примеси и максимально освободить их от этанола и воды.

     Готовый продукт оценивается  на качество. Определяется цвет, прозрачность, запах, чистота, наличие фурфурола, окисляемость, массовая концентрация альдегидов, сивушного масла, кислот, сложных эфиров, а также – объемная доля метилового спирта [20].

1.3. Характеристика схем  брагоректификационной  установки 

     В зависимости от способа включения  бражной колонны в схему брагоректификационной установки различают установки прямого, непрямого (косвенного), косвенно-прямоточного действия, а также установки с дополнительными колоннами; установки, работающие под разряжением и установки с термокомпресссией [5].

     Брагоректификационные установки косвенного действия. На спиртовых заводах в качестве типовых были приняты браго-ректификационные установки косвенного действия. Они обладают высокими эксплуатационными качествами: стабильны в работе, легки в управлении и регулировке, обеспечивают выработку спирта высокого качества; примеси, выделенные из спирта, выводятся в концентрированном виде.

     Наибольшее распространение получили трехколонные установки. На ряде крупных заводов в качестве дополнительной (4-, 5- или 6-й) применяют колонну для выделения спирта из головной фракции — разгонную колонну.

     Бражная колонна имеет 21-28 одноколпачковых тарелок двойного кипячения, сетчатых, клапанных или чешуйчатых с межтарелочным расстоянием 280—550 мм.

     По устройству и принципу действия эпюрационная и спиртовая колонны ничем не отличаются от установок для ректификации спирта-сырца непрерывного действия.

     Колонны обогреваются открытым или закрытым паром. К каждой колонне подключены теплообменники для конденсации пара, выходящего из колонн. Бражка насосом через обратный клапан подается в подогреватель, где нагревается до температуры 70-85°С, а затем в сепараторе освобождается от выделившегося углекислого газа и других неконденсирующихся газов, после чего вводится в бражную колонну.

     Вместе с неконденсирующимися газами уносится некоторое количество спирта. Для  его улавливания  предусмотрена установка конденсатора. Конденсат направляется в верхнюю часть эпюрационной колонны. Выходящий из бражной колонны спиртоводный пар проходит ловушку  для улавливания пены и брызг. В некоторых конструкциях ее делают встроенной внутрь колонны, что является целесообразным [2, 33].

     Конденсация спиртоводного пара бражной колонны частично (приблизительно на 50 %) осуществляется в подогревателе бражки. Остальная часть пара за счет отдачи теплоты воде конденсируется в основном в дополнительном конденсаторе. Конденсат спиртоводного пара — бражной дистиллят направляется на питание эпюрационной колонны.

     В эпюрационной колонне спирт освобождается от головных и частично концевых примесей. Колонна оснащена дефлегматором и конденсатором, из которого через фонарь отводится головная фракция. В эпюрационной колонне устанавливают 39- 41 многоколпачковых тарелок с межтарелочным расстоянием 170 мм.

     Освобожденный от головных и частично концевых примесей бражной дистиллят — эппюрат, поступает на питание спиртовой колонны. Спиртовая колонна оснащена дефлегматором, конденсатором и испарителем. Колонна имеет 71—74 многоколпачковых тарелок с межтарелочным расстоянием 170

мм

     Ректификованный спирт может отбираться с 4—14-й тарелок, считая сверху  спиртовой   колонны,  проходит  холодильник  и   направляется  в спиртоприемное отделение, предварительно пройдя фонарь и спиртоизмерительный аппарат для учета спирта. Через ротаметр из конденсатора отбирается непастеризованный спирт.

     Промежуточные примеси выводятся из спиртовой колонны в виде двух продуктов: сивушной фракции, отбираемой в виде пара с 5-, 7-, 9- и 11-й тарелок, считая снизу колонны, и сивушного спирта.

     Сивушная фракция после конденсации и охлаждения в холодильнике направляется в промывную батарею, а затем в экстрактор, где за счет водной экстракции освобождается от этанола. Освобожденная от этанола сивушная фракция — сивушное масло выводится как товарный побочный продукт. Промывная (подсивушная) вода из экстрактора сбрасывается на 12— 14-ю тарелку (считая снизу) спиртовой колонны.

     Сивушный спирт выводится с 17-, 20- и 25-й тарелок в жидком или парообразном состоянии. При выводе в жидком состоянии он охлаждается и выводится как товарный продукт (крепкий сивушный технический спирт) либо направляется в бражку или в бражную колонну. Более целесообразно сивушный спирт отбирать в паровой фазе, конденсировать в одном из конденсаторов бражной или эпюрационной колонны, откуда он будет поступать в верхнюю часть эпюрационной колонны.

    Лютерная вода из спиртовой колонны выводится через гидравлический затвор в сборник, откуда насосом выкачивается в сборник. Из сборника часть лютерной воды подается на промывку сивушного масла, а остальная сбрасывается в канализацию. При наличии в лютерной воде спирта она направляется в бражную колонну.

     Каждая колонна снабжена верхним и нижним вакуум-прерывателями (гидроманометрами), регуляторами подачи пара и воды. Устанавливаются также регуляторы подачи бражки и отвода ректификованного спирта. Для установки термометров предусмотрены гильзы: на линии подачи нагретой бражки перед вводом в колонну, над верхней тарелкой и в кубе каждой колонны, а также на 8-й тарелке и на тарелке питания (16-й) спиртовой колонны. Имеются термометры и для измерения температуры воды, отходящей из основного конденсатора бражной колонны, дефлегматоров эпюрационной и спиртовой колонн.

     Для непрерывного контроля за работой установок на линии подачи бражки и отбора головной фракции, непастеризованного, сивушного и ректификованного спирта, а также сивушной фракции, устанавливают расходомерные устройства.

     Подогреватель бражки, дефлегматоры, конденсаторы, а зачастую и холодильники выполняются в виде кожухотрубных теплообменников [2].

     Брагоректификационные установки прямого действия. Особенностью  установок  прямого действия  является  двукратное использование всей теплоты греющего пара, поступающего в бражную колонну.

     Бражная колонна имеет 16 одноколпачковых тарелок двойного кипячения с межтарелочным расстоянием 280-400 мм.

     Эпюрационная колонна в отгонной части имеет 20-25 также одноколпачковых тарелок двойного кипячения, в концентрационной -15 многоколпачковых тарелок с межтарелочным расстоянием 170 мм. Между отгонной и концентрационной частью должно быть сепарационное пространство не менее 0,5-0,8 м.

     Спиртовая колонна имеет только концентрационную часть с 55-58 многоколпачковыми тарелками.

     Подогретая в дефлегматоре и теплообменнике бражка вводится в среднюю часть эпюрационной колонны, где подвергается эпюрации за счет пара, поступающего из бражной колонны.

     Выделенные из бражки головные примеси концентрируются в верхней части эпюрационной колонны и выводятся через конденсатор в виде головной фракции.

     Особенностью спиртовой колонны является питание ее спиртоводным паром, выходящим из бражной колонны. Эпюрированная бражка из эпюрационной колонны и флегма из спиртовой колонны поступают в верхнюю часть бражной колонны и после освобождения от спирта выходят из установки одним потоком (смесь барды и лютерной воды).